張新端

（山東三潤環(huán)?？萍加邢薰?，山東濟南250100）

垃圾焚燒廠由于較高的污染物濃度，較高的BOD5/COD比，比較合適運用生物工藝進行處理。

目前分子量分布和組成成分的變化被廣大學(xué)者用來評價處理工藝的處理效果。有研究者[1]運用分子量分布方法研究了混凝和電解前后滲濾液中的污染物的去除情況；韓云等[2]測試了滲濾液及處理出水的分子量分布，并據(jù)此對處理工藝單元的效率作出評價；郭勁松等[3]用分子量評價Fenton試劑對垃圾滲濾液的處理效果；曾曉嵐等[3]光譜分析法對滲濾液不同分子量分布區(qū)間進行了分析。按照污染物分子量將滲濾液中的污染物劃分為若干分子量區(qū)間，針對各個分子量區(qū)間的具體特征，采取相應(yīng)的處理工藝。同時分析各工藝單元對滲濾液組成成分富里酸（FA）/腐殖酸（HA）和親水性有機質(zhì)（HyI）的去除效果，為尋找合適的焚燒廠滲濾液處理工藝提供依據(jù)。

1 試驗方案

1.1 試驗水質(zhì)

試驗用水取自某垃圾焚燒發(fā)電廠。試驗進水水質(zhì)見表1。

表1 試驗中處理工藝的進水水質(zhì)

1.2 試驗裝置

厭氧處理：試驗中厭氧采用序批式厭氧反應(yīng)器（ASBR），運行周期為24 h，包括進水、攪拌、沉降和出水。污泥濃度為1.93 gMLSS/L。

好氧處理：采用序批式好氧反應(yīng)器（SBR），運行周期為24 h，包括進水、靜置、曝氣（好氧）、沉降和出水5個部分。污泥濃度為5.4 gMLSS/L，污泥負(fù)荷為1.7 kgCOD/（kgMLSS·d）。

混凝：HACH pH計，ZR-6六聯(lián)同步混凝攪拌器等。

分子量分布：上海原子核應(yīng)用物理研究所研制的SCM-300超濾杯和HM平板膜，截留分子量分別為100 k，50 k，10 k，4 k，2 k；0.45 μm玻璃纖維膜。

組分分離設(shè)備：蠕動泵、玻璃過濾柱等。

1.3 測試內(nèi)容及測試方法

1.3.1 測試工藝單元出水

對各工藝單元出水測試COD，觀察總體的去除效果，其中COD的測試采用HACH法。

1.3.2 測試分子量分布

對系統(tǒng)進水及各工藝單元的出水進行分子量分布測試。采用逐級過濾的方式，將水樣先經(jīng)過0.45 μm玻璃纖維膜，然后依次經(jīng)過100 k，50 k，10 k，4 k和2 k的平板膜，各區(qū)間的濃度采用差值計算。測試各分子量區(qū)間的COD和UV254，其中UV254采用HACH DR/4000U spectrophotometer測試。

1.3.3 測試組成成分

按照相關(guān)文獻[5，6]提供的腐殖酸和富里酸的分離和凈化方法，對各水質(zhì)情況進行分類和檢測，分離出的三類溶解性有機質(zhì)為：富里酸（fulvic acid，F(xiàn)A）、親水性（hydrophilic，HyI）和腐殖酸（humic acid，HA）部分。測試各工藝出水中組成成分中的COD濃度。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 工藝單元出水測試

垃圾滲濾液處理工藝的各工藝單元出水見表2。

表2 滲濾液的處理工藝單元出水濃度及處理效率

由表2可得，滲濾液處理工藝中，SBR起主要作用，其中COD去除效率約為96.6%，UV254的去除效率約為97.0%；厭氧對污染物的去除效果有限，其中COD去除效率約為13.8%，UV254去除效率約為5.4%。

2.2 處理工藝的分子量區(qū)間的COD變化

將滲濾液中的有機物劃分成＜2 k，4 k～2 k，10 k～4 k，50 k～10 k，100 k～50 k和＞100 k 6個區(qū)間，測試各區(qū)間的COD濃度，反映各工藝單元對不同分子量區(qū)間COD的去除效果。各分子量區(qū)間COD的變化見表3。

表3 滲濾液處理工藝單元各分子量區(qū)間COD的變化情況

2.2.1 對滲濾液進水

（1）通過0.45 μm膜過濾時，原水中細(xì)菌、細(xì)小的顆粒態(tài)有機物等可被截留，占總COD的0.2%。（2）在0.45 μm～2 k的COD濃度為1 850 mg/L，約占總COD的17.2%，主要由蛋白質(zhì)、腐殖酸組成[8]。（3）＜2 k的分子量區(qū)間COD濃度為8 925 mg/L，占總COD的82.6%。新鮮滲濾液的大量可生物降解的物質(zhì)，主要為揮發(fā)性脂肪酸（VFA）和氨基酸。

2.2.2 厭氧工藝

由表2、表3知，厭氧處理對滲濾液COD降解貢獻不大。但是厭氧工段可以將大分子量的有機物向小分子量轉(zhuǎn)變[7]，使?jié)B濾液中VFA含量提高。＜2 k有機物濃度由8 925 mg/L提高到9 102 mg/L。

2.2.3 SBR工藝

由表2、表3知，SBR工藝對滲濾液中COD的去除效果非常顯著，去除效率可達96.6%。SBR工藝對各區(qū)間的有機物去除都較明顯，對＜2 k的有機物去除效果最好，去除率高達99%。這表明SBR生物處理工藝可有效去除小分子量有機物。主要由于好氧微生物大量利用VFA合成自身物質(zhì)或者進行新陳代謝，使VFA濃度大為降低，從而使＜2 k小分子去除率比較高。

2.2.4 混凝工藝

混凝對具有較強憎水性的大分子量的有機物去除效果較好[4]，而混凝中形成的礬花通過礬花吸附和電中和將大分子量的有機物去除，共同沉降在污泥中外排去除。但是對小分子量物質(zhì)去除效果比較差。揮發(fā)性脂肪酸類有機物為滲濾液中的小分子量有機物[7]，此類物質(zhì)顆粒較小，混凝形成的礬花對其進行吸附效果較差。

2.3 分子量區(qū)間的組成成分變化

將滲濾液中的溶解性有機質(zhì)分離成腐殖酸（HA）、富里酸（FA）和親水性有機質(zhì)（HyI）3部分。通過3類物質(zhì)在工藝單元的變化情況，為工藝選擇提合理供依據(jù)。各分子量區(qū)間組成成分變化見表4。

由表4知，進水成分中以FA和HyI為主，分別占77.88%和21.77%。

滲濾液經(jīng)厭氧工藝處理，F(xiàn)A和HyI均有不同程度小幅度下降。這由于厭氧微生物將小分子有機物轉(zhuǎn)化、合成為自身組成物質(zhì)或其他大分子有機物，這增大了COD。滲濾液中HA主要由芳香族化合物、羧基、羥基化合物和糖類[8-10]等大分子量物質(zhì)組成，因此厭氧出水中HA的含量有所上升。

表4 各工藝單元組成成分的變化

SBR工藝單元出水中HA，F(xiàn)A和HyI的去除率分別為84.17%，98.88%和91.00%，主要由于SBR工藝中活性污泥將可生物降解物質(zhì)進行吸收，轉(zhuǎn)化為自身物質(zhì)或者進行新陳代謝，從而降解污染物。

混凝工藝單元對HA和FA的去除較徹底。主要因為HA和FA由大分子物質(zhì)組成，并且?guī)в恤人峄土u基等帶負(fù)電性官能團[11]，混凝通過電性中和和吸附等作用對大分子物質(zhì)有較好去除效果。但是HyI主要由小分子量的有機物組成，小分子物質(zhì)多為親水性，并且呈現(xiàn)中性，所以混凝對小分子物質(zhì)的去除有限。

由表4知，HA總的去除效率達到88%；FA總的去除效率可以達到99.4%；HyI總的去除效率可以達到95.7%。上述處理工藝對滲濾液的組成成分有較好的去除效果，也說明所選擇的處理工藝比較合理可行。

3 結(jié)論

（1）通過分析分子量分布和組成成分對垃圾焚燒廠滲濾液的進水—厭氧—SBR—混凝—出水的工藝進行初設(shè)，結(jié)果顯示該工藝具有較好的處理效果。

（2）該工藝對各分子量區(qū)間的COD均有較好的處理效果，但出水＜2 k區(qū)間的COD絕對值然較高，要滿足較高排放要求，需要進一步物化方式處理。

（3）該工藝對由大分子組成的HA和FA的去除效果較好，但是對由小分子組成的HyI的去除效果相對較差，需要進一步找尋適合的處理方法。